静力学(受力分析)

第一篇静力学二、静力学研究的主要内容：—研究力系的合成和简化—研究受力物体的平衡规律。一、静力学：研究物体在力系作用下的平衡条件的科学引言4、力系：1、平衡2、力是矢量3、力的单位：N（牛顿）、kN（千牛）三、几个重要的基本概念物体相对于惯性坐标系（工程中通常指地面)保持静止或匀速直线运动。平面力系、空间力系力的三要素：大小、方向、作用线平衡力系、等效力系、合力§1-1静力学公理公理1：力的平行四边形法则公理2：二力平衡公理特例：二力构件（二力杆）公理3：加减平衡力系公理公理4：作用与反作用定律公理5：刚化原理推理1：力的可传性定理推理2：三力平衡汇交定理第一章静力学公理及物体的受力分析1F2F21FFFR公理1：力的平行四边形法则1F2F21FFFR公理1：力的平行四边形法则三角形法则1F2F21FFFR1F2F21FFFR将各分力首尾相连，然后从起点→终点，得到合力。1F2F21FFFR力的分解：同样要根据平行四边形法则。显然，力的分解是不确定的，欲得到唯一的分解结果，必须附加一定的条件。正交分解：yFxFsincosFFFFyxAFxyα1F2F特例：二力构件（二力杆）公理2：二力平衡公理(刚体上仅作用两个力时，平衡的充要条件为：这两个力大小相等、方向相反、位于同一直线上。）2F2F1F1F公理3：加减平衡力系公理B2FA推理1：力的可传性定理在作用于刚体的已知力系上，加上或减去任意一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。FA1F2FB作用在刚体上的力,可沿其作用线移动，不改变它对刚体的作用ABF推理2：三力平衡汇交定理O,1F,2F1F2F12F3FABC刚体在三个力作用下处于平衡状态时，若其中两个力相交于一点，则另一个力也必通过此点，且三个力必处于同一平面内推理2的作用：当知道刚体只作用三个力时，可根据已知的两个力，确定第三个力的方向。公理4：作用与反作用定律PNF'NFP’作用力和反作用力(1)P和P’(2)FN和FN’两物体之间的相互作用力（作用力和反作用力）总是同时存在的，两力大小相等，方向相反，沿同一直线。但这两个力分别作用于两个物体上，所以，这一对力不是一组平衡力。P公理5：刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，若将该物体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。该公理的作用为:刚体静力学的结果可用于变形体。§1-2约束和约束力一、有关概念自由体:约束力：约束对被约束体（研究对象）的作用力约束力的方向：与该约束所阻碍的位移方向相反非自由体（被约束体）:研究对象约束（约束体）：对被约束体（研究对象）的位移起限制作用的周围物体二、平面问题中的几种常见的约束1、光滑接触面约束光滑：实例接触面之间无摩擦约束力：作用于接触点，沿二个接触面的公法线方向（若为尖点和面的接触，则沿该面的法线方向）NBFNAFBA光滑接触面约束:约束力作用于接触点，沿二个接触面的公法线方向（若为尖点和面的接触，则沿该面的法线方向）。oABAFBF光滑接触面约束:约束力:作用于接触点，沿二个接触面的公法线方向O1O2ANAFFRFR滑槽与销钉2、柔索FR特点：只能受拉，不能受压。实例：柔索:实例3、光滑圆柱铰链约束销钉销钉销钉孔O圆柱销约束力的分析FRyFRx销钉(铰链)4、滚动支座NFNFNFNF5、固定铰支座AFAyFAx固定铰支座ABCⅠⅡ圆柱铰链和固定铰链支座的进一步说明固定铰链支座C圆柱铰链BC’ⅡAxFByFBxFyCFxCFyAFxCFyCFAⅠCABCⅠⅡABCⅠⅡxCF1yCF1xCF1xCF1yCF1xCF2yCF2xCF2yCF2xCF1yCF1xCF2yCF2CC1AC2BBC’ⅡAxFByFBxFyCFxCFyAFxCFyCFAⅠCABCⅠⅡ(1)球铰FRyFRxFRz6、其它约束球股骨盆骨球窝盆骨与股骨之间的球铰连接（2）止推轴承AAAxFAyFAzF§1-3研究对象、分离体、受力图受力分析－过程与方法确定研究对象取分离体；根据约束性质确定约束力；画受力图。受力分析示例(1)W取分离体FRAFRBABW画受力图受力分析示例(2)ABF2F1F3确定A、B二处的约束力ABF2F1F3FAyFAxFRB取分离体画受力图ABB2.比较AB杆与BC杆的受力。1.画出圆盘的受力图；受力分析示例(3)圆盘的受力图WFR2FR1C分析A、C二处约束力CFBC´FBC二力杆(二力构件)BC杆只有两端受力→BC杆为二力杆O三力平衡汇交FR1´FAFB研究对象、分离体、受力图小结1、受力分析－过程与方法（1）、确定研究对象（2）、取隔离体（3）、根据约束性质确定约束反力（4）、画受力图（包括，主动力和约束反力）特别注意：判别：二力杆判别：三力汇交平衡2、明确研究对象研究对象的选取，要根据解题的需要，合理选择。研究对象可以是单个物体，可以是由几个物体构成的子系统，也可以是整体。3、画研究对象受力图时要画上（1）作用在研究对象上的所有主动力（2）作用在研究对象上的所有约束反力约束反力要画在被约束体和约束的接触处（用约束反力代替原先的约束）约束力的方向与所阻碍的位移方向相反内力：研究对象内部各物体之间的作用力外力：研究对象外部的物体对研究对象中各物体的作用力4、画研究对象受力图时要注意（1）只画外力，不画内力（2）作用力和反作用力，方向相反，作用在不同物体上。